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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen. Die Erfindung betrifft ferner ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit einem derartigen Sicherheitselement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wert- und/oder Sicherheitsdokuments.
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Es ist bereits bekannt, Wert- und/oder Sicherheitsdokumente wie Banknoten, Chipkarten, Personalausweise, Pässe, Tickets, Schecks und dergleichen mit einem Sicherheitselement zu versehen, wobei das Sicherheitselement mit einer herkömmlichen Drucktechnik wie Hochdruck, Flachdruck, Tiefdruck oder Durchdruck aufgebracht werden kann. Bei den herkömmlichen Drucktechniken wird eine alphanumerische oder bildliche Darstellung mittels einer Druckform in beliebiger Anzahl durch Übertragung von Druckfarben oder anderen färbenden Substanzen auf einen Bedruckstoff wiedergegeben. Hierfür werden zunächst eine oder mehrere Druckformen hergestellt, wobei jede Druckform, insbesondere beim Drucken mit mehreren Farben, jeweils einen Teil der zu druckenden Darstellung beinhaltet. In einer Druckmaschine wird die Druckform verwendet, um die Farbe an den dafür vorgesehenen Stellen auf den Bedruckstoff aufzutragen. Hierbei werden die Farben an vielen verschiedenen Stellen gleichzeitig auf den Bedruckstoff aufgebracht. Bei den herkömmlichen Druckverfahren ist die Herstellung dieser Druckformen mit hohen Kosten verbunden, insbesondere im Bereich der Sicherheitstechnologie, da die zu druckenden Darstellungen in der Regel vergleichsweise kompliziert aufgebaut sind. Die Verwendung einer Druckform für eine dokumentenindividuelle Darstellung wie eine Personalisierung erfolgt daher aus Kostengründen nicht.
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Sicherheitsmerkmale können weiterhin mittels einzelner Folien oder Schichten auf ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument aufgebracht werden. Dabei ist der Schichtaufbau im Wesentlichen horizontal, d.h. die Schichten erstrecken sich entlang der größten Ausdehnungen des Dokuments bzw. parallel zur Ober- und Unterseite des Dokuments. Eine Durchdringung der Schichten ist nur vergleichsweise aufwendig realisierbar. Eine Personalisierung geschieht im Wesentlichen in oder auf einer dieser Schichten und ist durch mechanischen oder chemischen Materialabtrag entfernbar, so dass eine ausreichende Fälschungssicherheit häufig nicht gegeben ist.
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Druckschrift
US 2007/0152032 A1 offenbart ein Objekt mit einer Identifizierungsmarkierung, welche an dem Objekt angebracht ist. Eine solche Identifikationsmarkierung beinhaltet Informationen, beispielsweise in Form eines verschlüsselten Merkmals. Eine solche Markierung kann z.B. ein 2D-Barcode sein, welcher eine vertikale Dimension und eine horizontale Dimension aufweist. Solche Barcodes beinhalten Informationen betreffend das Herstellungsdatum, den Herstellungsort oder die Batchnummer des Produkts. Ferner wird ein 3D-Barcode beschrieben, der nach der Definition der Druckschrift Informationen in drei Dimensionen darstellen kann.
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DE 10 2007 039 041 A1 beschreibt eine Anzeigevorrichtung mit ersten ansteuerbaren Anzeigeelementen, die zur Wiedergabe von Daten keine Energieversorgung benötigen, mit zweiten ansteuerbaren Anzeigeelementen, die zur Wiedergabe der Daten eine Energieversorgung benötigen und mit Steuerungsmitteln zur Ansteuerung der ersten und zweiten Anzeigeelemente für die Wiedergabe der Daten. Die ansteuerbaren Anzeigeelemente sind auf einem Substrat oder einer Steuerelektrode angeordnet und erstrecken sich nicht über die Anzeigevorrichtung.
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GB 2 330 451 A betrifft ein 3D-Druckverfahren, bei welchem Tröpfchen aus Düsen von Abscheidungsköpfen eines Drop-on-Demand-Druckers abgeschieden werden. Dadurch können Vorrichtungen wie Feldeffekttransistoren, Solarzellen, Sensoren, Polymerbatterien oder Wellenleiter erzeugt werden und so Arrays, Leuchtdioden, Linsen, oder Sicherheitselemente aufgebaut werden.
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DE 602 14 753 T2 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung dünner Schichten auf einem Substrat durch Tintenstrahldrucktechniken, wobei die Flüssigkeit der Tröpfchen eine solche Viskosität aufweisen, dass sich diese beim Auftreffen auf das Substrat ausbreiten und zusammenlaufen, um eine kontinuierliche Schicht auf dem Substrat zu bilden. Die Tröpfchen können unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, um Bilder innerhalb der Schicht zu bilden. Aufeinanderfolgende Schichten können hinzugefügt werden, um eine dreidimensionale Struktur aufzubauen, deren Eigenschaften durch die zum Aufbau eines Verbundstoffs verwendeten Zusammensetzungen maßgeschneidert werden können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Sicherheitselement zu schaffen, das eine höhere Fälschungssicherheit aufweist und kostengünstig herstellbar ist. Hinsichtlich des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments besteht die Aufgabe darin, dieses einfach und kostengünstig mit einem derartigen Sicherheitselement ausstatten zu können. In Bezug auf das Verfahren wird die Aufgabenstellung darin gesehen, ein kostengünstiges Verfahren anzugeben, das die Herstellung eines derartigen Sicherheitselements bzw. Wert- und/oder Sicherheitsdokuments ermöglicht.
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Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement, das eine Matrix aus einer Vielzahl von einzeln nacheinander aufgebrachten Volumenelementen aufweist, wobei als ein Volumenelement eine dreidimensionale Einheit der Matrix verstanden wird. Die Matrix stellt daher eine dreidimensionale Struktur bestehend aus einer Vielzahl von dreidimensionalen Einheiten dar. Ferner sind die Volumenelemente fest, vorzugsweise nicht zerstörungsfrei, miteinander verbunden. Die feste Verbindung der Volumenelemente wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Materialien, insbesondere die Kunststoffe, benachbarter Volumenelemente derart chemisch ähnlich sind, dass sie möglichst untrennbar miteinander verbunden werden können. Die Matrix bildet vorzugsweise einen monolithischen Block von nicht zerstörungsfrei lösbar miteinander verbundenen Komponenten oder Einheiten - den Volumenelementen. Sollten alternativ die Materialien, vorzugsweise die Kunststoffe, benachbarter Volumenelemente in Bezug auf ihre chemische Struktur und/oder ihr chemisches Verhalten weniger ähnlich in Bezug auf ihre Verbindbarkeit sein, kann das Sicherheitselement oder das Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit einer Deckschicht gekapselt werden, die dieses teilweise oder vollständig umgibt oder einhüllt.
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Als Kunststoffe können beispielsweise Polycarbonat oder entsprechende Mischungen mit einem Anteil von mehr 51 Prozent Polycarbonat oder Polymerkunststoffe, wie z.B. Polycarbonat, Polyethylen, Polyamid, Polypropylen oder Mischungen dieser Kunststoffe, eingesetzt werden.
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Ein Volumenelement nach der vorliegenden Erfindung kann die Form eines Würfels, eines Zylinders, eines Quaders, einer Kugel oder dergleichen vorliegen oder eine kompliziertere Form aufweisen.
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Die Volumenelemente unterscheiden sich vorzugsweise in ihrer Materialzusammensetzung und/oder ihren Materialeigenschaften, z.B. in ihrer Farbe und/oder Transparenz. Durch die unterschiedlichen Eigenschaften dieser Volumenelemente können neuartige Sicherheitselemente erzeugt werden, welche insbesondere neuartige dreidimensionale Strukturen ausbilden.
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Mit dem Begriff Farbe wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die individuelle visuelle Wahrnehmung (Körperfarbe) des Sicherheitselements bzw. des entsprechenden Volumenelements der Matrix bezeichnet, welche durch Reflexion, Absorption und/oder Emission von elektromagnetischer Strahlung an und/oder in dem Sicherheitselement hervorgerufen und von einem Betrachter beim Anschauen des Sicherheitselements wahrgenommen wird.
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Unter Transparenz wird insbesondere die Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung verstanden, wobei die Durchlässigkeit für IR- oder UV-Strahlung oder sichtbares Licht umfasst ist.
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Insbesondere können nun im Gegensatz zu dem Schichtaufbau von Wert- und/oder Sicherheitsdokumente bzw. Sicherheitselementen unterschiedliche Materialien nicht nur horizontal angeordnet werden, sondern insbesondere auch in vertikaler Richtung, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Ober- oder Unterseite des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments verläuft. Hierdurch wird die übliche Vorgehensweise der Fälscher, nämlich das Abtragen horizontaler Schichten, für diese nicht zu dem gewünschten Erfolg führen oder es wird eine Manipulation erkennbar sein, so dass die Fälschungssicherheit gegenüber herkömmlichen Sicherheitselementen deutlich erhöht wird.
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Kern der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung des sogenannten Rapid Manufacturing zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements. Bei diesem Verfahren können Volumenelemente einer dreidimensionalen Struktur einzeln nacheinander separat auf eine Trägerschicht oder eine Unterlage aufgebracht und so die dreidimensionale Matrix zusammengesetzt werden. Insbesondere wird das sogenannte 3D-Drucken zur Aufbringung der Volumenelemente angewendet, bei dem die dreidimensionalen Struktur (Matrix) aus Volumenelementen computergesteuert, vorzugsweise mittels CAD, aus einem oder mehreren flüssigen oder pulverförmigen Werkstoffen zusammengesetzt wird. Während des 3D-Druckens werden insbesondere physikalische und/oder chemische Härtungs- und/oder Schmelzprozesse angewendet. Beispielsweise wird das selektive Laserschmelzen oder das selektive Sintern für Kunststoffe wie Polycarbonat und/oder Polyethylen, Kunstharze, Keramiken und metallische Werkstoffe zur Auftragung und Verfestigung der entsprechenden Materialien und der Verbindung benachbarter Volumenelemente eingesetzt.
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Beim 3D-Drucken wird unter der einzelnen Aufbringung der Volumenelemente nacheinander verstanden, dass das Material z.B. aus einer Düse jedes Volumenelements in einer separaten Zeiteinheit, beispielsweise innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde aufgebracht und ggf. anschließend verfestigt und mit dem oder den benachbarten Volumenelement(en) verbunden wird. Dabei muss die Maschine nicht bei jedem Volumenelement neu ansetzen, sondern kann mehrere, vorzugsweise benachbarte Volumenelemente, die z.B. aus dem gleichen Material bestehen, gewissermaßen in einem Zug nacheinander aufbringen, so dass z.B. eine Reihe oder eine Teilschicht von Volumenelementen erzeugt wird. Eine Reihe kann dabei beispielsweise eine in vertikale oder horizontale Richtung verlaufende zylindrische Struktur oder eine Kreisringstruktur ausbilden. Dadurch wird die feste Verbindung der Volumenelemente miteinander begünstigt. Alternativ kann die Matrix auch aus einzelnen Volumenelementen erzeugt werden, wobei die Maschine für jedes Volumenelement absetzt und neu anfährt. Für den Auftrag der Volumenelemente kann die Computersteuerung des 3D-Druckers vorab eine geeignete Bearbeitungssequenz ermitteln, welche eine optimale Auftragungsreihenfolge der Volumenelemente, welche z.B. aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beinhaltet.
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Gegebenenfalls kann die Matrix oder eine Teilmenge der Vielzahl von Volumenelementen mittels eines nachfolgenden Laminiervorgangs noch fester miteinander verbunden werden.
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Um die Verbindung benachbarter Volumenelemente zu erhöhen, können vorzugsweise Klebstoffe oder Klebstoffgemische (temperatur- und/oder UV-aktive Stoffe oder Stoffgemische) verwendet werden, welche separat oder in Mischung (z.B. obige genannte Kunststoffe als lösungsmittelbasierte Klebstoffe) mit den Kunststoffen verdruckt werden.
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Erfindungsgemäß bildet wenigstens eine Teilmenge der Vielzahl von Volumenelementen des Sicherheitselements eine elektrische und/oder elektronische Komponente, z.B. eine Leiterbahn oder eine OLED oder einen Chip, aus. Hierdurch besteht die Möglichkeit, eine Leiterbahn in vertikaler Richtung durch das Sicherheitselement bzw. das Wert- und/oder Sicherheitsdokument hindurch zu legen.
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Eine OLED ist eine organische Leuchtdiode (organic light emitting diode), welche aus organischen halbleitenden Materialien besteht und bei Anlegen einer elektrischen Spannung elektromagnetische Strahlung emittiert. Ein Vorteil der OLED-Technik in Bezug auf die vorliegende Erfindung besteht darin, dass diese aufgrund der Eigenschaften des organischen Materials auf biegsamen Trägern wie einer biegsamen Kunststofffolie verwendet werden kann. Eine OLED ist in der Regel aus mehreren organischen Schichten aufgebaut, nämlich einer Anode, einer Lochleitungsschicht, einer Emitterschicht und einer Kathode. Zwischen der Lochleitungsschicht und der Emitterschicht kann noch eine weitere Schicht angeordnet werden, welche zur Absenkung der Injektionsbarriere für Löcher dient. Jede der zuvor genannten Schichten kann mittels eines oder mehrerer Volumenelemente des erfindungsgemäßen Sicherheitselements realisiert werden.
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Auch ein Chip kann aus einem organischen halbleitenden Material beschaffen sein.
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Eine derartige OLED oder ein Chip kann drahtgebunden oder drahtlos mit Energie versorgt werden. Beispielsweise können elektrisch leitende Volumenelemente vorgesehen sein, die den elektrischen Kontakt zwischen OLED bzw. Chip und der Oberfläche des Sicherheitselements herstellen. Alternativ kann die OLED oder der Chip mit einer Spule oder einer Antenne verbunden sein, welche eine Energieübertragung mittels Induktion oder über elektromagnetische Wellen ermöglicht. Die Spule oder die Antenne kann ebenfalls mittels einer Vielzahl von Volumenelementen, die aus entsprechendem leitfähigen Material beschaffen sind, realisiert werden.
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Erfindungsgemäß ist in dem Sicherheitselement wenigstens eine Teilmenge der Vielzahl von Volumenelementen als Volumenbereich ausgebildet, welcher einen Lichtleiter darstellt. Ein derartiger Volumenbereich kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen und sich in horizontaler Richtung, in vertikaler Richtung und/oder schräg zu diesen beiden Richtungen erstrecken. Mit einem solchen Lichtleiter kann außen auftreffende elektromagnetische Strahlung in das Innere des Sicherheitselements geleitet werden und dort beispielsweise ein lumineszierendes Material anregen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung stellt wenigstens eine Teilmenge der Vielzahl von Volumenelementen eine Information dar, z.B. eine Bildinformation oder eine alphanumerische Information, besonders bevorzugt eine eine Personalisierung beinhaltende Information. Anhand dieser Informationen kann eine Person oder eine Maschine das Sicherheitselement verifizieren. Die Information kann dabei für einen Betrachter ohne weitere Hilfsmittel sichtbar sein oder durch Anregung, bspw. mittels elektromagnetischer Strahlung oder Anlegen einer Spannung, erst erzeugt werden. Unter einer alphanumerischen Information wird eine Buchstaben- und/oder Zahlenkombination, welche auch Sonderzeichen beinhalten kann, verstanden.
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Insbesondere hinsichtlich einer eine Personalisierung darstellende Information ist die Anwendung von Verfahren des Rapid Manufacturing, insbesondere des 3D-Druckens, interessant. Personalisierungsinformationen, beispielsweise Daten zur Person, eine Abbildung der Person oder eine fortlaufende Nummer des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments, sind individuelle Informationen, die sich von Dokument zu Dokument bzw. von Sicherheitselement zu Sicherheitselement ändern. In einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, das sich aus einer Matrix mit einer Vielzahl von Volumenelementen, die einzeln nacheinander hergestellt werden, zusammensetzt, kann eine solche individuelle, sich ständig ändernde Information besonders einfach integriert werden, da erfindungsgemäß die Möglichkeit besteht, das zu erzeugende Sicherheitselement, insbesondere dessen Zusammensetzung aus einzelnen Volumenelementen, basierend auf der jeweiligen individuellen Personalisierungsinformation vor dem Herstellungsprozess für jedes Sicherheitselement neu zu berechnen. Ferner besteht die Möglichkeit, die Personalisierung in vertikaler Richtung aufzubringen oder in das Volumen des Sicherheitselements einzubringen und so eine feste, hoch fälschungssichere Verbindung mit dem umgebenden Material zu erreichen.
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Es ist weiter von Vorteil, wenn wenigstens ein Volumenelement ein lumineszierendes Material, d.h. ein fluoreszierendes oder ein phosphoreszierendes Material, aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist. Hierdurch können beispielsweise maschinell lesbare Sicherheitsmerkmale realisiert werden. Die lumineszierenden Materialien können z.B. als Pigmente den zu verdruckenden Materialien, insbesondere den Kunststoffen, beigemischt werden und mittels IR-, UV- Strahlung und/oder mittels sichtbarem Licht anregbar sein.
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Weiter bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements, bei dem wenigstens eine Teilmenge der Vielzahl von Volumenelementen eine Oberflächenstruktur ausbildet, welche, analog zu einer Prägestruktur haptisch verifiziert werden kann. Hierbei werden die Volumenelemente so übereinander und nebeneinander angeordnet, dass diese erhöhte Bereiche oder Vertiefungen ausbilden, die dann tastbar oder abtastbar sind. Der Vorteil einer derartigen Oberflächenstruktur besteht darin, dass sie eine beliebige Anordnung von erhöhten Bereichen und Vertiefungen aufweisen kann, welche auch unterschiedliche Höhen und Tiefen beinhaltet. Ferner können in Kombination mit einer entsprechenden Wahl der Farbigkeit der über- und nebeneinander angeordneten Volumenelemente neuartige, beliebig geformte Kippbildstrukturen realisiert werden, welche abhängig von dem Betrachtungswinkel eine unterschiedliche Farb- und damit Bildinformationen darstellen. Hierzu müssen die Flanken der haptischen Oberflächenstrukturen, d.h. die Bereiche zwischen dem jeweiligen örtlichen Maximum und Minimum entsprechend farbig gestaltet werden. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist insbesondere, dass das Kippbild mittels eines einzigen Herstellungsprozesses erzeugt werden kann, der keine hohe Passergenauigkeit zwischen Präge- und Druckstruktur erfordert, die auf herkömmlichem Wege meist nacheinander erzeugt werden.
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Die obige Aufgabe wird auch durch ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit einem oben beschriebenen Sicherheitselement gelöst. Vorzugsweise bildet das die Matrix aus der Vielzahl von Volumenelementen aufweisende Sicherheitselement einen überwiegenden Teil des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments oder auch das gesamte Wert- und/oder Sicherheitsdokument. Es können auch mehrere, vorzugsweise verschiedene erfindungsgemäße Sicherheitselemente in dem erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokument vorgesehen sein.
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Hierbei ist von Vorteil, wenn das Sicherheitselement wenigstens einen Teil der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokument ausbildet. Insbesondere die oben beschriebenen haptischen Strukturen an der Oberfläche eines derartigen Sicherheitselements sind damit für eine Verifizierung zugänglich.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement sich von der Vorderseite (Oberseite) bis zur Rückseite (Unterseite) des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments erstreckt. Gegebenenfalls kann das Sicherheitselement auf seiner Oberseite oder seiner Unterseite eine Deck- und/oder Schutzschicht aufweisen. Bis auf die gegebenenfalls vorliegende Deck- und/oder Schutzschicht nimmt das Sicherheitselement bei diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Dicke des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments ein. Mit einem solchen Sicherheitselement können beispielsweise Durchsichts-Merkmale erzeugt werden, bei denen sich ein transparenter Bereich über die gesamte Dicke des Dokuments erstreckt. Auch die Anordnung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente im Volumen des Sicherheitselements, das von der Vorder- und/oder Rückseite mit elektrischer Spannung versorgt wird, ist mit einem solchen Aufbau des erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokuments möglich.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn das Sicherheitselement auf eine Trägerschicht aufgebracht ist und/oder mit einer Schutz- und/oder Deckschicht und/oder einer Zwischenschicht versehen ist. Das Sicherheitselement kann, bevor es auf die Trägerschicht aufgebracht wurde, z.B. in Form eines an sich bekannten Transferelements zu dem Wert- und/oder Sicherheitsdokument transportiert und dann gemäß der üblichen Vorgehensweise, beispielsweise mittels eines beheizten Stempels, von einer ersten Trägerschicht abgelöst und auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument, insbesondere auf eine zweite Trägerschicht des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments, übertragen werden. Die Schutz- und/oder Deckschicht, welche auf der Oberseite und/oder Unterseite des Sicherheitselements bzw. des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments angeordnet sein kann, dient insbesondere zum Schutz vor mechanischer Beanspruchung. Die Zwischenschicht kann besondere Eigenschaften, beispielsweise ein lumineszierendes Material, aufweisen.
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Wie oben bereits erläutert wurde, wird erfindungsgemäß insbesondere das Verfahren des Rapid Manufacturing, vorzugsweise das Verfahren des 3D-Druckens zur Herstellung eines oben beschriebenen Sicherheitselements bzw. zur Herstellung eines oben beschriebenen Wert- und/oder Sicherheitsdokuments verwendet. Vorzugsweise wird das gesamte Wert- und/oder Sicherheitsdokument, gegebenenfalls bis auf eine Trägerschicht und/oder eine auf der Vorder- und/oder Rückseite des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments angeordnete Deck- und/oder Schutzschicht und/oder eine Zwischenschicht, mittels 3D-Drucken hergestellt.
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Das einfache und kostengünstige erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wert- und/oder Sicherheitsdokuments beinhaltet die Herstellung eines Sicherheitselements und weist die folgenden Schritte auf:
- - Zerlegung eines Entwurfs eines zweidimensionalen Sicherheitselements in eine Vielzahl von Flächenelementen oder Zerlegung eines Entwurfs eines dreidimensionalen Sicherheitselements in eine Vielzahl von Volumenelementen,
- - Aufbringen der Vielzahl von Flächenelementen auf eine Trägerschicht oder eine Unterlage, wobei die Flächenelemente als Volumenelemente mit einer vorbestimmten konstanten Dicke oder einer vorbestimmten ortsabhängigen Dicke ausgebildet werden, oder Aufbringen der Vielzahl von Volumenelementen auf eine Trägerschicht oder eine Unterlage, wobei die Flächenelemente oder die Volumenelemente einzeln nacheinander aufgebracht werden.
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Bei Ausbildung der Volumenelemente aus den berechneten Flächenelementen mit einer ortsabhängigen Dicke kann als Matrix beispielsweise ein Keil realisiert werden, bei dem die Dicke der Volumenelemente in eine Richtung ansteigt.
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Für mehrfach herzustellende Sicherheitselemente wird die Zerlegung eines Entwurfs eines zwei- oder dreidimensionalen Sicherheitselements in eine Vielzahl von Flächen- oder Volumenelementen nur einmal durchgeführt. Aus diesen Daten berechnet ein Computer dann die Reihenfolge der Aufbringung der einzelnen Volumen- oder Flächenelemente. Vorzugsweise werden benachbarte Volumen- oder Flächenelemente, die aus dem gleichen Material bestehen, nacheinander ohne Absetzen der Maschine aufgebracht.
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Erfindungsgemäß wird, insbesondere wenn eine individuelle Information (Personalisierung) mit dem Sicherheitselement realisiert werden soll, die Zerlegung vor der Herstellung eines jeden einzelnen Sicherheitselements in die entsprechenden Flächen- oder Volumenelemente separat durchgeführt. Es wird dann für jedes Sicherheitselement eine (neue) Sequenz für das Aufbringen der berechneten Volumen- oder Flächenelemente erzeugt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt nach dem Aufbringen wenigstens einer Teilmenge der Volumenelemente ein Laminierschritt, wobei der Laminierschritt auch nach oder während dem Aufbringen der Deck- und/oder Schutzschicht bzw. -folie erfolgen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt,
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt,
- 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt,
- 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt,
- 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einem Querschnitt und
- 7 eine Prinzipskizze eines 3D-Druckers bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer perspektivischen Ansicht von der Seite.
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Die 1 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele eines Sicherheitselements, das in ein erfindungsgemäßes Wert- und/oder Sicherheitsdokument integriert oder auf dieses aufgebracht werden kann. Hierbei wird jeweils ein Querschnitt dargestellt, der jeweils nur eine Schicht der dreidimensionalen Matrix veranschaulicht. Die Matrix setzt sich aus mehreren solcher Schichten, die hintereinander angeordnet sind, zusammen. Die in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele sind bis auf die einzelnen Volumenelemente analog aufgebaut, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente des Sicherheitselements verweisen.
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Der in 1 gezeigte Querschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements zeigt eine Matrix aus einer Vielzahl von fest miteinander verbundenen, vorzugsweise würfelförmigen Volumenelementen 10, die zwischen einer ersten Deckschicht 21 und einer zweiten Deckschicht 22 angeordnet sind. Die Deckschichten 21, 22 sollen die Matrix vor mechanischer Beschädigung schützen.
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Hierfür sind die erste Deckschicht 21 oberhalb der Matrix und die zweite Deckschicht unterhalb der Matrix angeordnet.
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Die zwischen den Zeilen der Volumenelemente 10 gezeigte Wellenlinie 25 soll veranschaulichen, dass sich zwischen den obigen vier Zeilen und der unteren Zeile weitere Zeilen aus Volumenelementen 10 angeordnet sein können.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich nebeneinander liegende Volumenelemente in ihrer Materialzusammensetzung. Beispielsweise besteht das Volumenelement 11 aus rotem Kunststoff und das Volumenelement 12 aus grünem Kunststoff.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist Volumenelemente auf, die für den Betrachter im sichtbaren Licht in einer unterschiedlichen Farbe erscheinen, beispielsweise erscheint das Volumenelement 14 für den Betrachter in einer roten Farbe, das Volumenelement 15 in einer grünen Farbe und das Volumenelement 16 in einer blauen Farbe. Hierfür sind den jeweiligen Materialien, insbesondere Kunststoffen, entsprechende Farbpigmente beigemischt. Über das gesamte Sicherheitselement ergeben die farbigen Volumenelemente vorzugsweise eine Information, z.B. eine Bildinformationen und/oder eine alphanumerische Informationen, insbesondere eine Personalisierung. Dass ein Betrachter diese Information von der Vorder- oder Rückseite des Sicherheitselements bzw. Wert- und/oder Sicherheitsdokuments wahrnimmt, müssen die darüber liegenden Volumenelemente der Matrix und die entsprechende Deckschicht 21, 22 transparent ausgebildet sein.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Matrix zusätzlich zu dem in 2 gezeigten Aufbau eine vertikal verlaufende Zeile mit vertikal nebeneinander angeordneten Volumenelementen 18 auf, welche aus einem transparente Kunststoff bestehen. Mittels der Zeile aus Volumenelementen 18 kann ein Durchsichtsregister verwirklicht werden. Wird im Bereich eines derartigen transparenten Volumenbereichs ein Volumenelement 18 noch zusätzlich mit lumineszierenden Pigmenten versehen, so kann die Lumineszenz durch Einleitung elektromagnetischer Strahlung entlang der für diese Strahlung transparenten Struktur mit den Volumenelementen 18 von außen angeregt und die Lumineszenz gegebenenfalls beobachtet werden.
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Die Integration eines lumineszierenden Merkmals wird bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Folie 19 realisiert, welche in horizontaler Richtung angeordnet ist und ein Material beinhaltet, das unter Bestrahlung mittels UV-Licht luminesziert und Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert. Die Anregung des im Inneren des Sicherheitselements angeordneten Materials der Folie 19 erfolgt entlang zweier vertikal verlaufender Zeilen von Volumenelementen 18 aus für UV-Licht transparentem Material analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 3. Es werden so zwei Punkte der Folie 19 angeregt, welche sich mit weiteren, gleichartig angeregten Punkten der Folie 19 zu einer Information ergänzen können.
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5 zeigt die Integration von Leiterbahnen und OLEDs in eine derartige Matrix aus Volumenelementen 10. Zusätzlich zu der anhand von 2 erläuterten farbigen Struktur der Volumenelemente 14, 15 und 16 beinhaltet die Matrix des erfindungsgemäßen Sicherheitselements bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Reihen von horizontal nebeneinander angeordneten Volumenelementen 31, wobei jedes Volumenelement 31 aus einem leitfähigen Material, insbesondere einem Metall, besteht. Die zwischen den beiden Reihen angeordneten Volumenelemente 32 bilden zusammen eine OLED aus. Dabei sind die Reihen der Volumenelemente 31 derart angeordnet, dass jede mit der OLED einen elektrischen Kontakt ausbildet. Ferner enden die Reihen der Volumenelemente 31 an der Oberfläche der Matrix. Zudem weist die Deckschicht 21 oberhalb der Volumenelemente 31 eine Aussparung oder einen elektrisch leitfähigen Bereich 23 auf, so dass ein elektrischer Kontakt zur Spannungsübertragung von außen über den leitfähigen Bereich 23 der Deckschicht 21 oder über eine entsprechende Aussparung in der Deckschicht zu den leitfähigen Volumenelementen 31 und zu den OLED-Volumenelementen 32 hergestellt werden kann. Alternativ ist eine drahtlose Energieübertragung per Induktion, z.B. über eine mit den OLED-Volumenelementen 32 verbundene Spule, möglich.
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In dem in 6 skizzierten Ausführungsbeispiel ist eine Matrix aus Volumenelementen 10 gezeigt, welche - anders als die oben erläuterten Ausführungsbeispiele - keine erste Deckschicht 21 aufweist. Die zweite Deckschicht 22 ist jedoch vorhanden. Stattdessen erstreckt sich die Matrix mit den Volumenelementen 10 bis zur Oberfläche des Sicherheitselements und weist dort eine tastbare (haptische) Struktur auf. Diese Struktur wird erzeugt durch eine entsprechende Anordnung der Volumenelemente 10 über- und nebeneinander derart, dass Vertiefungen (Minima) 34 und erhöhte Bereiche (Maxima) 35 entstehen.
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Als Deckschicht 21, 22 kann insbesondere Kunststoff oder Glas, insbesondere flexibles Glas (z.B. hoch bruchfestes Glas („Gorilla® Glas“) der Fa. Corning®, Inc.), zum Einsatz kommen.
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7 zeigt schließlich das Aufbringen der Volumenelemente zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements mittels eines 3D-Druckers. Hierbei wird die Matrix eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements bestehend aus der Vielzahl von Volumenelementen 10 auf eine Unterlage in Form eines beweglichen Tisches 41 aufgebracht, von dem das fertige Sicherheitselement einfach gelöst werden kann. Der 3D-Drucker weist ferner eine Düse 43 auf, aus der ein geschmolzener Kunststoff abgegeben wird. Die Düse 43 steht während des Auftrags der Volumenelemente still, während sich der Tisch 41 in alle drei Richtungen des Raumes, nämlich in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann.
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Alternativ ist die Düse 43 in X-, Y- und Z-Richtung beweglich und der Tisch 41 bewegt sich nicht.
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Bei dem in 7 dargestellten Beispiel wird das Sicherheitselement aus Reihen von in horizontaler Richtung (Y-Richtung) nebeneinander angeordneten Volumenelementen 10 erzeugt, welche jeweils aus dem gleichen Material bestehen. Beliebige andere Strukturen, beispielsweise die oben anhand der 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele sind mittels des prinzipiell gezeichneten 3D-Druckers von 7 ebenfalls herstellbar.
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Auch anhand der obigen Ausführungsbeispiele wurde gezeigt, dass sich durch ein aus dreidimensionalen Volumenelementen zusammengesetztes Sicherheitselement, bei dem die Volumenelemente einzeln nacheinander, insbesondere mittels 3D-Drucken aufgebracht werden, neuartige Sicherheitsmerkmale realisieren lassen, welche insbesondere hinsichtlich der Möglichkeit der Personalisierung und der Fälschungssicherheit vorteilhaft sind.
